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pic16c57c中文資料

來源：

2025-08-07

類別：基礎(chǔ)知識

拍明芯城

PIC16C57C 單片機(jī)中文資料

引言

在微控制器和嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，Microchip Technology 公司生產(chǎn)的PIC（Peripheral Interface Controller）系列單片機(jī)憑借其卓越的性能、低功耗和高性價比，贏得了廣泛的市場認(rèn)可。PIC16C57C 作為該系列中的一款經(jīng)典產(chǎn)品，雖然屬于較早期的OTP（一次性可編程） 類型單片機(jī)，但其簡潔的架構(gòu)、豐富的指令集和穩(wěn)定的工作表現(xiàn)，使其在特定應(yīng)用場景中至今仍有其獨(dú)特的價值。本資料旨在全面、詳細(xì)地介紹 PIC16C57C 的各項技術(shù)參數(shù)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)、外設(shè)功能以及典型應(yīng)用，為工程師和學(xué)習(xí)者提供一份深入的中文參考指南。

第一章 PIC16C57C 概述

1.1 芯片特性與基本參數(shù)

PIC16C57C 是一款高性能、低功耗的CMOS 8位單片機(jī)。它采用了RISC（精簡指令集計算機(jī)） 架構(gòu)，擁有高度優(yōu)化的指令集，絕大多數(shù)指令都可以在一個時鐘周期內(nèi)完成，這使得其執(zhí)行效率非常高。芯片內(nèi)部集成了程序存儲器（OTP ROM）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、CPU、定時器、I/O端口等核心模塊。

主要特性包括：

架構(gòu)：8位 RISC 架構(gòu)
指令集：33條單字長、單周期指令
程序存儲器：2K x 14位 OTP ROM
數(shù)據(jù)存儲器：72字節(jié) RAM
工作電壓：2.0V 至 6.0V
時鐘頻率：DC 至 20MHz
I/O引腳：20個雙向I/O引腳
定時器：一個8位定時器/計數(shù)器（TMR0）
封裝：提供 PDIP, SOIC, SSOP 等多種封裝形式，以適應(yīng)不同設(shè)計需求。
復(fù)位類型：上電復(fù)位（POR）、看門狗定時器復(fù)位（WDT）、外部復(fù)位。

1.2 RISC架構(gòu)與執(zhí)行效率

PIC16C57C 的精簡指令集計算機(jī)（RISC） 架構(gòu)是其核心優(yōu)勢之一。與傳統(tǒng)的復(fù)雜指令集計算機(jī)（CISC）相比，RISC架構(gòu)的指令條數(shù)較少，每條指令的格式和功能都非常簡潔。這種設(shè)計使得指令譯碼電路得以簡化，從而大大縮短了指令執(zhí)行時間。PIC16C57C 的33條指令中，除了跳轉(zhuǎn)指令外，所有指令都可以在一個指令周期內(nèi)完成。一個指令周期相當(dāng)于四個振蕩器時鐘周期。例如，當(dāng)使用20MHz晶振時，其指令周期為4/20MHz=0.2mus。這意味著PIC16C57C 在高時鐘頻率下可以實(shí)現(xiàn)非?？斓闹噶顖?zhí)行速度，非常適合對實(shí)時性有要求的控制應(yīng)用。

第二章內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理

2.1 CPU核心

PIC16C57C 的CPU核心由算術(shù)邏輯單元（ALU）、工作寄存器（W寄存器）、程序計數(shù)器（PC）、棧（Stack）、狀態(tài)寄存器（STATUS） 和指令譯碼器等部分組成。

算術(shù)邏輯單元（ALU）：負(fù)責(zé)執(zhí)行所有的算術(shù)運(yùn)算（如加、減）和邏輯運(yùn)算（如與、或、非、異或）。ALU的操作對象通常是W寄存器和文件寄存器中的數(shù)據(jù)。
W寄存器：這是一個8位的工作寄存器，是CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)操作時的重要臨時存儲器。它類似于其它單片機(jī)中的累加器。幾乎所有的數(shù)據(jù)操作都需要通過W寄存器作為中介。
程序計數(shù)器（PC）：這是一個13位的寄存器，用來保存下一條要執(zhí)行指令的地址。當(dāng)一條指令執(zhí)行完畢后，PC會自動遞增，指向下一條指令。當(dāng)發(fā)生跳轉(zhuǎn)、子程序調(diào)用或中斷時，PC的值會被修改為新的地址。
棧（Stack）：PIC16C57C 的棧是一個兩級硬件棧，用于保存PC的值。當(dāng)調(diào)用子程序（CALL指令）時，當(dāng)前PC的值會被壓入棧中；當(dāng)子程序返回（RETLW指令）時，棧頂?shù)闹禃粡棾霾⑺腿隤C，從而實(shí)現(xiàn)程序流程的返回。
狀態(tài)寄存器（STATUS）：這是一個8位寄存器，用于保存CPU的運(yùn)算狀態(tài)和RAM的存儲區(qū)選擇位。它包含了零標(biāo)志位（Z）、DC標(biāo)志位（DC）、進(jìn)位/借位標(biāo)志位（C） 等，這些標(biāo)志位對于條件跳轉(zhuǎn)指令至關(guān)重要。

2.2 存儲器結(jié)構(gòu)

PIC16C57C 采用哈佛（Harvard） 架構(gòu)，將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，各自有獨(dú)立的地址總線和數(shù)據(jù)總線。這種設(shè)計使得CPU可以同時進(jìn)行指令的讀取和數(shù)據(jù)的存取，從而提高了并行處理能力。

程序存儲器（Program Memory）：

0000H：復(fù)位向量地址，芯片上電復(fù)位后從此處開始執(zhí)行程序。
0004H：中斷向量地址，當(dāng)發(fā)生中斷時，程序會跳轉(zhuǎn)到此處執(zhí)行中斷服務(wù)程序。
容量：2K x 14位 的一次性可編程（OTP）ROM。
地址范圍：0000H 至 07FFH。
特點(diǎn)：只能寫入一次，無法擦除和重復(fù)編程。這使得它非常適合于大批量生產(chǎn)且程序固定的產(chǎn)品。
特殊地址：

數(shù)據(jù)存儲器（Data Memory）：

Bank 0（00H - 1FH）：包含特殊功能寄存器（SFR） 和通用寄存器（GPR）。SFR用于控制芯片的各種外設(shè)功能，如I/O端口、定時器等。GPR是用戶可自由使用的寄存器，用于存儲程序中的變量和數(shù)據(jù)。
Bank 1（20H - 4FH）：全部為通用寄存器（GPR）。
容量：72字節(jié) 的RAM，分為兩個寄存器組（Bank）。
地址范圍：00H 至 4FH。
寄存器組（Bank）：
Bank選擇：通過STATUS寄存器中的RP0位來選擇當(dāng)前操作的寄存器組。

第三章 I/O端口與外設(shè)

3.1 I/O端口

PIC16C57C 提供了20個雙向I/O引腳，分為PORTA、PORTB、PORTC三個端口。每個端口都有一個對應(yīng)的數(shù)據(jù)寄存器（PORTx） 和一個方向控制寄存器（TRISx）。

PORTx 寄存器：用于讀寫端口引腳的電平狀態(tài)。
TRISx 寄存器：用于配置端口引腳的方向。

當(dāng)TRISx寄存器中的某一位為'1'時，對應(yīng)的引腳被配置為輸入模式。
當(dāng)TRISx寄存器中的某一位為'0'時，對應(yīng)的引腳被配置為輸出模式。

端口功能：

PORTA：8位端口，引腳RA0-RA7。
PORTB：8位端口，引腳RB0-RB7。
PORTC：4位端口，引腳RC0-RC3。

3.2 定時器模塊（TMR0）

PIC16C57C 內(nèi)置一個8位定時器/計數(shù)器模塊，稱為TMR0。它可以工作在定時器模式或計數(shù)器模式下，并支持預(yù)分頻器（Prescaler） 功能。

定時器模式：

TMR0 寄存器以內(nèi)部指令周期時鐘作為計數(shù)脈沖源，每四個振蕩器時鐘周期，TMR0寄存器自動加一。
通過預(yù)分頻器，可以將時鐘源分頻，從而實(shí)現(xiàn)更長的定時周期。
當(dāng)TMR0從FFH溢出到00H時，會置位T0IF中斷標(biāo)志位，并可以選擇性地產(chǎn)生中斷。

計數(shù)器模式：

TMR0 寄存器以外部引腳（RA4/T0CKI） 的時鐘脈沖作為計數(shù)源。
當(dāng)外部脈沖的上升沿或下降沿到來時，TMR0寄存器加一。
同樣支持預(yù)分頻器功能。

控制寄存器（OPTION_REG） 用于配置TMR0的工作模式、預(yù)分頻器比值、時鐘源和邊沿選擇等。

第四章指令系統(tǒng)與編程

4.1 PIC16C57C 指令集

PIC16C57C 擁有33條單字長、單周期的指令，可以分為以下幾大類：

字節(jié)操作指令（Byte-oriented File Register Operations）：

MOVF：將文件寄存器的內(nèi)容移動到W寄存器或其本身。
MOVWF：將W寄存器的內(nèi)容移動到文件寄存器。
ADDWF：將W寄存器和文件寄存器的內(nèi)容相加，結(jié)果存入文件寄存器或W寄存器。
SUBWF：從文件寄存器的內(nèi)容中減去W寄存器的內(nèi)容。
INCF：將文件寄存器的內(nèi)容加一。
DECF：將文件寄存器的內(nèi)容減一。
ANDWF、IORWF、XORWF：按位進(jìn)行邏輯與、或、異或運(yùn)算。

位操作指令（Bit-oriented File Register Operations）：

BSF：設(shè)置（置'1'）文件寄存器中某一位。
BCF：清除（置'0'）文件寄存器中某一位。
BTFSC：測試文件寄存器中某一位，如果為'0'則跳過下一條指令。
BTFSS：測試文件寄存器中某一位，如果為'1'則跳過下一條指令。

字操作指令（Literal and Control Operations）：

MOVLW：將一個立即數(shù)加載到W寄存器。
ADDLW：將W寄存器內(nèi)容和一個立即數(shù)相加。
SUBLW：從一個立即數(shù)中減去W寄存器內(nèi)容。
CALL：調(diào)用子程序。
GOTO：無條件跳轉(zhuǎn)。
RETLW：從子程序返回，并返回一個立即數(shù)到W寄存器。
NOP：空操作。

程序控制指令：

RETFIE：從中斷返回。
SLEEP：進(jìn)入低功耗休眠模式。

4.2 匯編語言編程

PIC16C57C 的編程通常使用MPASM匯編器，編寫匯編語言程序。編寫匯編程序需要對芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、寄存器功能和指令集有深入的理解。

編程基本步驟：

定義寄存器：使用EQU偽指令為SFR和GPR定義有意義的名稱，提高代碼可讀性。
設(shè)置配置位：在程序開始處使用**__CONFIG**偽指令，配置芯片的熔絲位，例如選擇振蕩器類型、是否使能看門狗定時器等。
初始化：在主程序開始前，需要對I/O端口方向（TRIS）、定時器等進(jìn)行初始化配置。
編寫主程序：主程序通常是一個無限循環(huán)，用于處理芯片的核心邏輯。
編寫子程序：將重復(fù)使用的功能模塊封裝為子程序，通過CALL指令調(diào)用。
編寫中斷服務(wù)程序：如果使用中斷，需要編寫中斷服務(wù)程序，并在程序開始處設(shè)置中斷向量。
編譯與燒錄：使用MPLAB IDE等集成開發(fā)環(huán)境，將匯編源程序編譯為HEX文件，然后使用PICkit或其它燒錄器將HEX文件燒錄到PIC16C57C的OTP ROM中。

第五章低功耗模式與復(fù)位

5.1 低功耗模式（SLEEP）

PIC16C57C 提供了SLEEP（休眠） 模式，以實(shí)現(xiàn)超低功耗。當(dāng)執(zhí)行SLEEP指令后，芯片會停止CPU的時鐘，但看門狗定時器（WDT） 和振蕩器可以繼續(xù)工作。

進(jìn)入SLEEP模式：通過執(zhí)行SLEEP指令。
退出SLEEP模式：

外部引腳復(fù)位：將MCLR引腳拉低。
看門狗定時器復(fù)位：如果WDT被使能，當(dāng)WDT溢出時會喚醒并復(fù)位芯片。
中斷：如果中斷被使能，外部中斷或TMR0溢出中斷會喚醒芯片。

5.2 復(fù)位類型

PIC16C57C 支持多種復(fù)位方式，以確保芯片在不同情況下都能正常啟動。

上電復(fù)位（POR）：當(dāng)電源電壓從低電平上升到芯片工作電壓時，自動產(chǎn)生的復(fù)位。
外部引腳復(fù)位：通過將MCLR引腳拉低來強(qiáng)制復(fù)位。
看門狗定時器復(fù)位（WDT）：當(dāng)WDT溢出時，會自動產(chǎn)生復(fù)位。
代碼保護(hù)復(fù)位：如果代碼保護(hù)被使能，試圖讀取保護(hù)代碼時會產(chǎn)生復(fù)位。

看門狗定時器（WDT） 是一個獨(dú)立的內(nèi)部RC振蕩器驅(qū)動的定時器。它的作用是防止程序“跑飛”或陷入死循環(huán)。當(dāng)WDT溢出時，會產(chǎn)生復(fù)位。為了防止復(fù)位，需要在程序中定期執(zhí)行CLRWDT指令來喂狗。

第六章應(yīng)用案例與發(fā)展展望

6.1 典型應(yīng)用領(lǐng)域

盡管PIC16C57C是早期的產(chǎn)品，但由于其低成本、小封裝和高可靠性，仍然在一些對性能要求不高、注重成本和穩(wěn)定性的領(lǐng)域有其獨(dú)特的應(yīng)用。

家電控制：如電風(fēng)扇、電磁爐、洗衣機(jī)等產(chǎn)品的簡易控制面板。
玩具和游戲機(jī)：簡單的電子玩具、兒童學(xué)習(xí)機(jī)等。
LED顯示驅(qū)動：簡單的LED數(shù)碼管顯示、小屏幕點(diǎn)陣顯示控制。
工業(yè)控制：簡單的傳感器數(shù)據(jù)采集、狀態(tài)監(jiān)測、繼電器控制等。
汽車電子：如汽車儀表盤的指示燈控制、簡單的門窗控制。

6.2 與現(xiàn)代PIC單片機(jī)的比較

相較于現(xiàn)代的PIC16F、PIC18F甚至32位PIC32系列單片機(jī)，PIC16C57C存在以下局限性：

一次性可編程：OTP ROM無法重復(fù)燒寫，調(diào)試和開發(fā)成本較高。
資源有限：存儲器（2K ROM, 72B RAM）和外設(shè)（單個定時器）資源較少，無法應(yīng)對復(fù)雜應(yīng)用。
無硬件調(diào)試：OTP芯片不支持在線調(diào)試功能，只能通過仿真器進(jìn)行仿真，增加了開發(fā)難度。
低速：最高20MHz的時鐘頻率遠(yuǎn)低于現(xiàn)代單片機(jī)。
缺乏高級外設(shè)：沒有A/D轉(zhuǎn)換器、PWM模塊、SPI/I2C/UART等通信接口。

盡管如此，PIC16C57C作為一款經(jīng)典的RISC單片機(jī)，它的簡潔架構(gòu)和高效指令集為我們理解微控制器的工作原理提供了很好的范例。對于入門學(xué)習(xí)者來說，掌握PIC16C57C的編程，能夠打下扎實(shí)的匯編語言和單片機(jī)基礎(chǔ)。

第七章編程實(shí)例與代碼解析

本章將通過一個簡單的LED閃爍程序，詳細(xì)解析PIC16C57C的匯編語言編程過程。

7.1 程序需求

在PIC16C57C單片機(jī)上，通過控制PORTB的某個引腳，實(shí)現(xiàn)一個LED燈以大約1秒的頻率閃爍。

7.2 代碼編寫與解析

Code snippet

; PIC16C57C LED閃爍程序
; 文件名: LED_Blink.asm
; -------------------------------------------------------------
; 包含頭文件，定義寄存器地址
#include <p16c57c.inc>

; 芯片配置位設(shè)置
__CONFIG _CP_OFF & _WDT_OFF & _XT_OSC

; 定義一些有意義的變量名
TEMP_REG    EQU 0x20
DELAY_CNT1  EQU 0x21
DELAY_CNT2  EQU 0x22

; -------------------------------------------------------------
; 程序入口點(diǎn)與復(fù)位向量
    ORG     0x0000          ; 設(shè)置程序起始地址為0000H

START
    ; 初始化I/O端口
    BSF     STATUS, RP0     ; 選擇Bank 1，訪問TRISB
    MOVLW   B'00000000'     ; W寄存器賦值
    MOVWF   TRISB           ; 將W寄存器內(nèi)容寫入TRISB，配置PORTB為輸出
    BCF     STATUS, RP0     ; 選擇回Bank 0

MAIN_LOOP
    ; 點(diǎn)亮LED (RB0引腳)
    BSF     PORTB, 0        ; 將PORTB的第0位（RB0）置1

    ; 調(diào)用延時子程序
    CALL    DELAY_MS

    ; 熄滅LED (RB0引腳)
    BCF     PORTB, 0        ; 將PORTB的第0位（RB0）清0

    ; 調(diào)用延時子程序
    CALL    DELAY_MS

    GOTO    MAIN_LOOP       ; 無條件跳轉(zhuǎn)回主循環(huán)

; -------------------------------------------------------------
; 延時子程序 (簡單的雙重循環(huán)延時)
DELAY_MS
    MOVLW   D'250'          ; 立即數(shù)250加載到W寄存器
    MOVWF   DELAY_CNT1      ; 將W寄存器內(nèi)容存入DELAY_CNT1

DELAY_OUTER
    MOVLW   D'250'          ; 立即數(shù)250加載到W寄存器
    MOVWF   DELAY_CNT2      ; 將W寄存器內(nèi)容存入DELAY_CNT2

DELAY_INNER
    DECFSZ  DELAY_CNT2, 1   ; DELAY_CNT2減1，如果結(jié)果為0則跳過下一條指令
    GOTO    DELAY_INNER     ; 如果不為0，繼續(xù)內(nèi)循環(huán)

    DECFSZ  DELAY_CNT1, 1   ; DELAY_CNT1減1，如果結(jié)果為0則跳過下一條指令
    GOTO    DELAY_OUTER     ; 如果不為0，繼續(xù)外循環(huán)

    RETLW   0x00            ; 從子程序返回，并返回一個立即數(shù)0到W寄存器

    END

代碼解析：

#include <p16c57c.inc>：這是一個預(yù)處理指令，用于包含PIC16C57C的頭文件，其中定義了所有SFR和配置位的符號名稱，使代碼更易讀。
__CONFIG：配置熔絲位。_CP_OFF關(guān)閉代碼保護(hù)，_WDT_OFF關(guān)閉看門狗定時器，_XT_OSC選擇XT振蕩器模式。
EQU：定義變量。我們?yōu)镽AM中的三個地址定義了有意義的名稱TEMP_REG、DELAY_CNT1和DELAY_CNT2，用于延時子程序。
ORG 0x0000：設(shè)置程序入口點(diǎn)。芯片復(fù)位后，程序?qū)牡刂?span id="hgbmvkd8g7h3" class="strut" style="font-size: 14px; height: 0.6833em;">0000H開始執(zhí)行。
BSF STATUS, RP0：這是一條位設(shè)置指令。STATUS是狀態(tài)寄存器，RP0是其中的第7位。將其置1，將Bank切換到Bank 1，以便訪問TRISB寄存器。
MOVLW B'00000000'：MOVLW是字操作指令，將二進(jìn)制數(shù)B'00000000'（即0）加載到W寄存器。
MOVWF TRISB：將W寄存器的值寫入TRISB寄存器。這行代碼將PORTB的所有引腳都配置為輸出模式。
BCF STATUS, RP0：將RP0位清零，切換回Bank 0，以訪問PORTB寄存器。
BSF PORTB, 0：設(shè)置PORTB的第0位。這會使得RB0引腳輸出高電平，點(diǎn)亮LED。
BCF PORTB, 0：清除PORTB的第0位。這會使得RB0引腳輸出低電平，熄滅LED。
CALL DELAY_MS：調(diào)用DELAY_MS子程序。PC的值會被壓入棧中。
GOTO MAIN_LOOP：無條件跳轉(zhuǎn)到MAIN_LOOP標(biāo)簽處，形成一個無限循環(huán)。
**DELAY_MS**子程序：這是一個簡單的雙重循環(huán)延時。MOVLW和MOVWF用于初始化循環(huán)計數(shù)器。DECFSZ指令將寄存器減1，如果結(jié)果為0，則跳過下一條GOTO指令。當(dāng)內(nèi)層和外層循環(huán)都結(jié)束時，RETLW指令從子程序返回，并將棧中的PC值彈出，恢復(fù)到CALL指令的下一行繼續(xù)執(zhí)行。

第八章結(jié)論與總結(jié)

PIC16C57C作為一款經(jīng)典的8位RISC單片機(jī)，在特定的嵌入式應(yīng)用中，特別是在對成本、功耗和尺寸有嚴(yán)格限制的領(lǐng)域，仍然具有不可替代的優(yōu)勢。它的一次性可編程（OTP） 特性使其非常適合于大批量、一次性燒錄的低成本產(chǎn)品。盡管其硬件資源相對有限，且缺乏現(xiàn)代單片機(jī)豐富的外設(shè)和調(diào)試功能，但其精簡的指令集和哈佛架構(gòu)為我們理解微控制器的工作原理提供了很好的范例。

本資料從概述、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、I/O外設(shè)、指令系統(tǒng)、編程方法到典型應(yīng)用和實(shí)例，對PIC16C57C進(jìn)行了詳盡的闡述。通過深入學(xué)習(xí)其工作原理和匯編語言編程，不僅可以掌握這款芯片的應(yīng)用，更能為后續(xù)學(xué)習(xí)更復(fù)雜、更強(qiáng)大的PIC系列或其他Cortex-M系列單片機(jī)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。在工程實(shí)踐中，工程師們可以根據(jù)具體的項目需求，權(quán)衡成本、性能和開發(fā)難度，選擇最合適的微控制器解決方案。而對于PIC16C57C而言，其簡潔、高效的特點(diǎn)使其在那些“小而美”的應(yīng)用中，依然能煥發(fā)出獨(dú)特的光彩。

附錄：

PIC16C57C 引腳圖（此處應(yīng)為詳細(xì)的引腳功能描述，例如：）